موت کا وقت: زیادہ درستگی کے لیے نئی ٹیکنالوجی کی ضرورت ہے۔

نیوروڈیجنریشن کا مطالعہ کرنے والے محققین کے لیے، نیوران کے لیے "موت کے وقت" کے قطعی اعلان کی کمی کی وجہ سے یہ معلوم کرنا مشکل ہو جاتا ہے کہ کون سے عوامل خلیے کی موت کا باعث بنتے ہیں اور ایسی دوائیوں کی اسکریننگ کرنا جو عمر بڑھنے والے خلیوں کو مرنے سے بچا سکتے ہیں۔              

اب، گلیڈ اسٹون انسٹی ٹیوٹ کے محققین نے ایک نئی ٹیکنالوجی تیار کی ہے جس کی مدد سے وہ ایک وقت میں ہزاروں خلیوں کا پتہ لگاسکتے ہیں اور گروپ میں کسی بھی خلیے کی موت کے عین لمحے کا تعین کرسکتے ہیں۔ ٹیم نے نیچر کمیونیکیشنز کے جریدے میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں ظاہر کیا کہ یہ نقطہ نظر چوہا اور انسانی خلیوں کے ساتھ ساتھ زندہ زیبرا فش میں بھی کام کرتا ہے، اور اسے ہفتوں سے مہینوں کے عرصے میں خلیوں کی پیروی کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

گلیڈسٹون کے سینٹر فار سسٹمز اینڈ تھیراپیوٹکس کے ڈائریکٹر اور دونوں نئی ​​مطالعات کے سینئر مصنف اسٹیو فنک بینر، ایم ڈی، پی ایچ ڈی کہتے ہیں، "موت کا صحیح وقت حاصل کرنا نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں میں وجہ اور اثر کا پتہ لگانے کے لیے بہت اہم ہے۔" "اس سے ہمیں پتہ چلتا ہے کہ کون سے عوامل براہ راست سیل کی موت کا سبب بن رہے ہیں، جو واقعاتی ہیں، اور جو موت میں تاخیر کرنے والے طریقہ کار کا مقابلہ کر سکتے ہیں۔"

سائنس ایڈوانسز جریدے میں شائع ہونے والے ایک ساتھی مقالے میں، محققین نے سیل سینسر ٹیکنالوجی کو مشین لرننگ اپروچ کے ساتھ جوڑ کر کمپیوٹر کو سکھایا کہ زندہ اور مردہ خلیات کو انسان سے 100 گنا تیز اور درست طریقے سے کیسے پہچانا جائے۔

"کالج کے طالب علموں کو اس قسم کے ڈیٹا کا ہاتھ سے تجزیہ کرنے میں مہینوں لگے، اور ہمارا نیا نظام تقریباً فوری ہے- یہ حقیقت میں اس سے زیادہ تیزی سے چلتا ہے کہ ہم مائکروسکوپ پر نئی تصاویر حاصل کر سکتے ہیں،" Finkbeiner کے سائنسی پروگرام کے رہنما جیریمی لنسلے، پی ایچ ڈی کہتے ہیں۔ لیب اور دونوں نئے پیپرز کے پہلے مصنف۔

پرانے سینسر کو نئی ترکیبیں سکھانا

جب خلیے مر جاتے ہیں - جو بھی وجہ یا طریقہ کار ہو - وہ آخرکار بکھر جاتے ہیں اور ان کی جھلیوں کی تنزلی ہوتی ہے۔ لیکن انحطاط کے اس عمل میں وقت لگتا ہے، جس کی وجہ سے سائنسدانوں کے لیے ان خلیوں کے درمیان فرق کرنا مشکل ہو جاتا ہے جو طویل عرصے سے کام کرنا بند کر چکے ہیں، جو بیمار اور مر رہے ہیں، اور جو صحت مند ہیں۔

محققین عام طور پر فلوروسینٹ ٹیگز یا رنگ استعمال کرتے ہیں تاکہ وقت کے ساتھ ساتھ ایک خوردبین کے ساتھ بیمار خلیوں کی پیروی کریں اور یہ تشخیص کرنے کی کوشش کریں کہ وہ انحطاط کے اس عمل میں کہاں ہیں۔ بہت سے اشارے والے رنگ، داغ، اور لیبل پہلے سے مردہ خلیوں کو ان لوگوں سے ممتاز کرنے کے لیے تیار کیے گئے ہیں جو ابھی تک زندہ ہیں، لیکن یہ اکثر دھندلا ہونے سے پہلے صرف مختصر وقت کے لیے کام کرتے ہیں اور جب انہیں لگایا جاتا ہے تو یہ خلیات کے لیے زہریلے بھی ہو سکتے ہیں۔

لنسلے کہتے ہیں، "ہم واقعی میں ایک ایسا اشارے چاہتے تھے جو سیل کی پوری زندگی تک رہے — نہ کہ صرف چند گھنٹے — اور پھر سیل کے مرنے کے مخصوص لمحے کے بعد ہی ایک واضح اشارہ دیتا ہے،" لِنسلے کہتے ہیں۔

Linsley، Finkbeiner، اور ان کے ساتھیوں نے کیلشیم سینسر کا انتخاب کیا، جو اصل میں سیل کے اندر کیلشیم کی سطح کو ٹریک کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ جیسے جیسے ایک خلیہ مر جاتا ہے اور اس کی جھلیوں کا رساؤ ہوتا ہے، ایک ضمنی اثر یہ ہوتا ہے کہ کیلشیم سیل کے پانی والے سائٹوسول میں پہنچ جاتا ہے، جس میں عام طور پر کیلشیم کی سطح نسبتاً کم ہوتی ہے۔

لہٰذا، لنسلے نے کیلشیم سینسر کو سائٹوسول میں رہنے کے لیے انجنیئر کیا، جہاں وہ صرف اس وقت فلوریسس کریں گے جب کیلشیم کی سطح اس سطح تک بڑھ جائے جو سیل کی موت کی نشاندہی کرتی ہے۔ نئے سینسرز، جن کو جینیاتی طور پر انکوڈ شدہ موت کے اشارے کے طور پر جانا جاتا ہے (جی ای ڈی آئی، جس کا تلفظ سٹار وارز میں جیڈی کی طرح ہوتا ہے)، کسی بھی قسم کے سیل میں داخل کیا جا سکتا ہے اور یہ اشارہ دے سکتا ہے کہ سیل کی پوری زندگی میں سیل زندہ یا مردہ ہے۔

دوبارہ ڈیزائن کیے گئے سینسروں کی افادیت کو جانچنے کے لیے، گروپ نے نیوران کے بڑے گروپس — ہر ایک GEDI پر مشتمل — کو خوردبین کے نیچے رکھا۔ دس لاکھ سے زیادہ خلیات کو دیکھنے کے بعد، بعض صورتوں میں نیوروڈیجنریشن کا شکار ہونے کے بعد اور دیگر میں زہریلے مرکبات کا سامنا کرنا پڑتا ہے، محققین نے پایا کہ GEDI سینسر دیگر خلیوں کی موت کے اشارے سے کہیں زیادہ درست تھا: ایک بھی ایسا معاملہ نہیں تھا جہاں سینسر تھا۔ چالو ہوا اور ایک سیل زندہ رہا۔ مزید برآں، اس درستگی کے علاوہ، GEDI بھی پچھلے طریقوں کے مقابلے ابتدائی مرحلے میں سیل کی موت کا پتہ لگاتا نظر آتا ہے- سیل کی موت کے لیے "پوائنٹ آف نو ریٹرن" کے قریب۔

لنسلے کہتے ہیں، "یہ آپ کو زندہ اور مردہ خلیوں کو اس طرح الگ کرنے کی اجازت دیتا ہے جو پہلے کبھی ممکن نہیں تھا۔"

سپر ہیومن موت کا پتہ لگانا

لِنسلے نے جی ای ڈی آئی کا تذکرہ اپنے بھائی — ڈریو لِنسلی، پی ایچ ڈی سے کیا، جو براؤن یونیورسٹی کے ایک اسسٹنٹ پروفیسر ہیں جو بڑے پیمانے پر حیاتیاتی ڈیٹا پر مصنوعی ذہانت کو لاگو کرنے میں مہارت رکھتے ہیں۔ اس کے بھائی نے تجویز کیا کہ محققین سینسر کا استعمال کریں، مشین لرننگ اپروچ کے ساتھ، کمپیوٹر سسٹم کو سکھانے کے لیے زندہ اور مردہ دماغی خلیات کو صرف سیل کی شکل کی بنیاد پر پہچاننا۔

ٹیم نے نئے سینسر کے نتائج کو ایک ہی نیوران پر معیاری فلوروسینس ڈیٹا کے ساتھ جوڑا، اور انہوں نے ایک کمپیوٹر ماڈل، جسے BO-CNN کہا جاتا ہے، سکھایا کہ مرنے والے خلیات کی طرح دکھائی دینے سے وابستہ مخصوص فلوروسینس پیٹرن کو پہچانیں۔ ماڈل، لنسلے برادران نے دکھایا، 96 فیصد درست اور اس سے بہتر تھا جو انسانی مبصرین کر سکتے ہیں، اور زندہ اور مردہ خلیوں میں فرق کرنے کے پچھلے طریقوں سے 100 گنا زیادہ تیز تھا۔

"کچھ خلیوں کی اقسام کے لیے، یہ جاننا کسی شخص کے لیے انتہائی مشکل ہے کہ آیا کوئی سیل زندہ ہے یا مردہ۔ لیکن ہمارا کمپیوٹر ماڈل، GEDI سے سیکھ کر، ان تصاویر کے ان حصوں کی بنیاد پر ان میں فرق کرنے کے قابل تھا جو ہم پہلے نہیں جانتے تھے۔ زندہ اور مردہ خلیوں میں فرق کرنے میں مددگار تھے،" جیریمی لنسلے کہتے ہیں۔

GEDI اور BO-CNN دونوں اب محققین کو یہ دریافت کرنے کے لیے نئے، ہائی تھرو پٹ اسٹڈیز کرنے کی اجازت دیں گے کہ دماغی خلیے کب اور کہاں مرتے ہیں - کچھ اہم ترین بیماریوں کے لیے ایک انتہائی اہم نقطہ۔ وہ نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں میں سیل کی موت میں تاخیر یا اس سے بچنے کی صلاحیت کے لیے دوائیوں کی اسکریننگ بھی کر سکتے ہیں۔ یا، کینسر کی صورت میں، وہ ایسی دوائیوں کی تلاش کر سکتے ہیں جو بیمار خلیوں کی موت کو تیز کرتی ہیں۔

Finkbeiner کہتے ہیں، "یہ ٹیکنالوجیز ہماری یہ سمجھنے کی صلاحیت میں گیم چینجرز ہیں کہ خلیوں میں موت کہاں، کب اور کیوں ہوتی ہے۔" "پہلی بار، ہم روبوٹ کی مدد سے مائکروسکوپی میں پیشرفت کے ذریعہ فراہم کردہ رفتار اور پیمانے کو صحیح معنوں میں استعمال کر سکتے ہیں تاکہ سیل کی موت کا زیادہ درست طریقے سے پتہ لگایا جا سکے، اور موت کے لمحے سے پہلے ہی ایسا کر سکتے ہیں۔ ہم امید کرتے ہیں کہ یہ بہت سی نیوروڈیجینریٹیو بیماریوں کے لیے مزید مخصوص علاج کا باعث بن سکتا ہے جو اب تک ناقابل علاج ہیں۔